DE102011018286B4 - Method for producing a friction element - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines ölgeschmierten Reibelements (1) einer nasslaufenden Kupplung oder Bremse mit den folgenden Schritten:
a) Bereitstellen eines faser- oder partikelverstärkten Verbundwerkstoffs (12), der ein aushärtbares Harz oder einen aushärtbaren Kautschuk als Bindemittel aufweist,
b) anschließendes Vorverdichten des Verbundwerkstoffs auf eine Dicke (d), die nahe der Enddicke des fertigen Reibbelags (8) liegt, und
c) Aushärten des vorverdichteten Verbundwerkstoffs (12) vor dem Aufbringen auf einen Träger (2) des Reibelements (1),
d) Vormontieren des ausgehärteten Reibbelags (8) auf einen vorgefertigten Träger (2) aus Metall, der ein mechanisch tragendes Teil des Reibelements (1) bildet, und
e) Heißpressen des Reibbelags (8) auf den Träger (2) auf die endgültige Reibbelagdicke.

Figure DE102011018286B4_0000
Method for producing an oil-lubricated friction element (1) of a wet-running clutch or brake comprising the following steps:
a) providing a fiber or particle reinforced composite (12) comprising a curable resin or a curable rubber as a binder,
b) subsequent pre-compression of the composite material to a thickness (d) which is close to the final thickness of the finished friction lining (8), and
c) curing the precompacted composite material (12) before application to a support (2) of the friction element (1),
d) pre-assembling the hardened friction lining (8) on a prefabricated support (2) made of metal, which forms a mechanically bearing part of the friction element (1), and
e) hot pressing the friction lining (8) onto the carrier (2) to the final friction lining thickness.
Figure DE102011018286B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ölgeschmierten Reibelements einer nasslaufenden Kupplung oder Bremse, insbesondere für einen Reibring.The invention relates to a method for producing an oil-lubricated friction element of a wet-running clutch or brake, in particular for a friction ring.

Rotierende Reibelemente von Kupplungen sind Synchronringe oder Lamellen, bei Bremsen Bremsscheiben. Diese Reibelemente werden üblicherweise mit einer Reibbeschichtung versehen. Dabei sind sowohl die Materialien, insbesondere aber die Oberflächen der Reibschicht auf das Gegenstück, nämlich das angrenzende Reibelement und dessen Oberfläche sowie auf die Umgebungsbedingungen abgestimmt. Diese Umgebungsbedingungen definieren sich entweder durch eine Flüssigkeitsschmierung (nasslaufende Kupplung oder Bremse) oder durch den sogenannten Trockenlauf, bei dem kein flüssiges Schmiermittel eingesetzt wird.Rotary friction elements of clutches are synchronizer rings or lamellae, in brakes brake discs. These friction elements are usually provided with a friction coating. In this case, both the materials, but especially the surfaces of the friction layer are matched to the counterpart, namely the adjacent friction element and its surface as well as to the ambient conditions. These environmental conditions are defined either by liquid lubrication (wet-running clutch or brake) or by so-called dry-running, in which no liquid lubricant is used.

Es haben sich im Wesentlichen zwei unterschiedliche Reibbeläge in der Praxis durchgesetzt, nämlich einerseits sogenannte organische Reibbeläge mit gerichteten oder ungerichteten Fasern, zum Beispiel Carbonfasern oder Papierfasern. Die zweite, häufig verwendete Art von Reibbelägen sind die sogenannten Sinterreibbeläge, auch Streusinterreibbeläge genannt. Diese Streusinterreibbeläge werden dadurch gebildet, dass Sintergranulat auf das Trägerteil selbst oder auf einen Zwischenträger gestreut und unter Bildung des Sinterreibbelags in einem Ofen gebacken wird. Bei Verwendung eines Zwischenträgers wird nach dem Backen der Streusinterschicht zum Reibbelag dieser frisch erzeugte Reibbelag vom Zwischenträger zerstörungsfrei entfernt, sodass er ein vorgefertigtes Teil bildet. Dieser vorgefertigte Belag wird auf den Träger aufgeklebt.Essentially, two different friction linings have become established in practice, namely on the one hand so-called organic friction linings with directional or non-oriented fibers, for example carbon fibers or paper fibers. The second, often used type of friction linings are the so-called Sinterreibbeläge, also called Streusinterreibbeläge. These scattered rubbed coverings are formed by sprinkling sintered granules on the support part itself or on an intermediate support and baking them in an oven to form the sintered friction lining. If an intermediate carrier is used, after the baking of the intermediate layer of coats to the friction lining, this freshly created friction lining is removed from the intermediate carrier in a non-destructive way so that it forms a prefabricated part. This prefabricated coating is glued to the carrier.

Bei faserverstärkten Reibbelägen wird ein Verbundwerkstoff gebildet, und zwar aus den Fasern und einem Bindemittel, mit dem das Fasergelege imprägniert wird. Neben den in Papierbelägen üblichen Fasern können auch noch Carbonfasern, Glas- oder Aramidfasern verwendet werden.In fiber-reinforced friction linings, a composite material is formed, namely from the fibers and a binder, with which the fiber fabric is impregnated. In addition to the usual in paper coverings fibers also carbon fibers, glass or aramid fibers can be used.

Sowohl bei faserverstärkten Reibbelägen als auch bei Sinterreibbelägen, die separat hergestellt werden und anschließend erst auf dem Träger befestigt werden, kommen üblicherweise aushärtbare Harze (Duroplaste oder Thermosets) oder aushärtbare Kautschuke als Bindemittel zum Einsatz. Damit ist auch immer ein Trocknungs- oder Härteprozess verbunden. Wichtig dabei ist, dass der vorgefertigte, noch nicht auf dem Träger abschließend befestigte Reibbelag bei seiner Herstellung einen Aushärtegrad aufweist, der klar unter 100 % liegt. Es ergibt sich ein Material, insbesondere bei Verwendung von PF- und MF-Harzen, dessen Vernetzungsgrad, auch B-Stage genannt, räumlich noch unvollständig ist. Der duroplastische Endzustand ist bewusst noch nicht erreicht. Dieser duroplastische Endzustand soll vielmehr durch den späteren Heißpressvorgang erfolgen, wenn nämlich der vorgefertigte Reibbelag auf den Träger geklebt wird. Um den Klebstoff auszuhärten und um dabei gleichzeitig die endgültige, optimale Dicke des Reibbelags zu erreichen, wird über den Heißpressvorgang erneut eine starke Erwärmung des Bindemittels sowie natürlich des Klebers erreicht. Das Bindemittel wird beim Heißpressen noch einmal weich, bevor es zur weiteren Vernetzung kommt. Dieses Fließen des Bindemittels ist vorteilhaft, um die Reibbelagdicke einzustellen. Darüber hinaus wird die Planheit der Reibfläche durch das Heißpresswerkzeug optimiert.Both in fiber-reinforced friction linings and in sintered friction linings, which are produced separately and subsequently attached to the support, usually curable resins (thermosets or thermosets) or curable rubbers are used as binders. This is always a drying or hardening process connected. It is important that the prefabricated, not yet finally fixed on the carrier friction lining during its preparation has a degree of cure, which is clearly below 100%. The result is a material, especially when using PF and MF resins, the degree of crosslinking, also called B-stage, is still spatially incomplete. The thermoset final state is deliberately not yet reached. This thermoset final state should rather be done by the later hot pressing process, namely, when the prefabricated friction lining is glued to the carrier. In order to cure the adhesive and at the same time to achieve the final, optimal thickness of the friction lining, a strong heating of the binder and of course the adhesive is achieved again via the hot pressing process. The binder is softened during hot pressing before it comes to further cross-linking. This flow of the binder is advantageous to adjust the friction lining thickness. In addition, the flatness of the friction surface is optimized by the hot-pressing tool.

Dasselbe Verfahren wird auch bei vorgefertigten Sinterreibbelägen angewandt, die nachträglich auf den Träger geklebt werden.The same procedure is also used for prefabricated Sinterreibbelägen which are subsequently glued to the carrier.

Die DE 44 31 642 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem der Reibbelag vorverdichtet wird und anschließend einem Stabilisierungsprozess in Form einer thermischen Lagerung unterzogen wird. Dabei wird die gepresste Form stabilisiert, die Bindungsmatrix des Bindemittels soll jedoch nicht reagieren bzw. der Reibbelag aushärten.The DE 44 31 642 A1 discloses a method in which the friction lining is precompressed and then subjected to a stabilization process in the form of a thermal storage. The pressed shape is stabilized, but the binding matrix of the binder should not react or harden the friction lining.

Die AT 507 251 A1 beschreibt die Fertigung einer Reiblamelle, bei der ein Faserwerkstoff mit Harz getränkt, gegebenenfalls vorverdichtet, mit einem Träger verklebt und ausgehärtet wird.The AT 507 251 A1 describes the production of a friction blade, in which a fiber material impregnated with resin, optionally precompressed, glued to a support and cured.

In der US 2010/0065389 A1 ist in einer Alternative gezeigt, einen komplett vorgefertigten, kommerziell erwerblichen Reibbelag aus einem faserhaltigen Werkstoff mit einem Harz als Bindemittel von seinem Träger abzulösen und auf einen Karbonträger aufzubringen. In einer zweiten Alternative wird ein solcher Reibbelag durch Verpressen und eine anschließende, nicht näher spezifizierte Wärmebehandlung hergestellt und dann mit dem Karbonträger verbundenIn the US 2010/0065389 A1 is shown in an alternative to replace a completely prefabricated, commercially available friction lining made of a fibrous material with a resin as a binder from its carrier and applied to a carbon carrier. In a second alternative, such a friction lining is produced by compression and a subsequent, unspecified heat treatment and then connected to the carbon carrier

Die DE 103 34 895 B3 offenbart einen Synchronring, der einen Reibbelag aus einem Kohlefasergewebe aufweist. Zur Herstellung des Reibbelags wird das Gewebe mehrfach mit Harz getränkt, bei hohen Temperaturen ausgehärtet, dabei teilweise verkohlt und danach verdichtet. Anschließend wird der Reibbelag mit einem Träger verklebt.The DE 103 34 895 B3 discloses a synchronizer ring having a friction lining of carbon fiber fabric. To produce the friction lining, the fabric is repeatedly impregnated with resin, cured at high temperatures, partially charred and then compacted. Subsequently, the friction lining is glued to a carrier.

In der AT 504 546 A1 ist ein Nasslaufreibbelag sowie dessen Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem ein faserverstärkter Verbundwerkstoff verwendet wird, der zunächst drucklos teilausgehärtet wird.In the AT 504 546 A1 is a wet-running friction lining and its manufacturing method described in which a fiber-reinforced composite material is used, which is first partially pressureless.

Die DE 10 2009 013 406 A1 beschreibt unter anderem ein Verfahren zur Herstellung eines Reibbelags, bei dem der Reibbelag zunächst auf die Sollform gepresst wird und nachträglich optional gehärtet werden kann.The DE 10 2009 013 406 A1 describes inter alia a process for the preparation of a Friction lining, in which the friction lining is first pressed onto the desired shape and can subsequently be optionally hardened.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Reibelements zu definieren, das sich durch einen verbesserten Reibwertaufbau beim Schalten oder Bremsen auszeichnet.The object of the invention is to define a method for producing a friction element, which is characterized by an improved Reibwertaufbau when switching or braking.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines ölgeschmierten Reibelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method for producing an oil-lubricated friction element having the features of claim 1.

Während im Stand der Technik das Aushärten des Verbundwerkstoffs beim Heißpressen, das heißt beim Befestigen des Reibbelags am Träger erfolgte, geht die Erfindung einen komplett entgegengesetzten Weg. Hier wird nämlich in einem Vorprozess, bei der Herstellung des Reibbelags selbst, der Reibbelag bereits ausgehärtet. Zuvor ist der Verbundwerkstoff über die Vorverdichtung im Wesentlichen flächig und plan gemacht worden und auf eine nahe der späteren endgültigen Dicke des Reibbelags liegende Dicke komprimiert worden. Beim späteren Befestigen des Reibbelags am Träger soll erfindungsgemäß nämlich keine Aushärtung mehr erfolgen. Dieses abschließende Aushärten beim Heißpressen sorgt nämlich für einen Glättungseffekt an der Oberfläche der Reibfläche. Dieser Glättungseffekt macht bei nasslaufenden Reibsystemen Probleme beim Reibwertaufbau, das heißt beim ersten Kontakt der Reibflächen.While in the prior art, the curing of the composite during hot pressing, that is, when mounting the friction lining was carried on the carrier, the invention is a completely opposite way. In this case, the friction lining is already hardened in a preliminary process, during the production of the friction lining itself. Previously, the composite material has been made substantially flat and planar over the pre-compaction and has been compressed to a thickness close to the final final thickness of the friction lining. When later attaching the friction lining to the carrier namely according to the invention no curing should take place. This final curing during hot pressing namely ensures a smoothing effect on the surface of the friction surface. This smoothing effect causes problems in friction coefficient construction in wet-running friction systems, that is to say the first contact of the friction surfaces.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Reibfläche mit einer Rauigkeit von Ra von > 5 µm, vorzugsweise >7 µm, insbesondere mit einer Obergrenze von 10 µm, sogar vorzugsweise 15 µm erzeugt. Diese Rauigkeiten sind optimal abgestimmt auf nasslaufende Reibsysteme.In the method according to the invention a friction surface with a roughness of R a of> 5 microns, preferably> 7 microns, in particular with an upper limit of 10 microns, even preferably 15 microns produced. These roughness are optimally matched to wet running friction systems.

Das Aushärten sollte bei einer Temperatur von 160 bis 220 °C, insbesondere bei 160 bis 190 °C erfolgen.The curing should be carried out at a temperature of 160 to 220 ° C, especially at 160 to 190 ° C.

Die Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass der Aushärteprozess über 1 bis 2 Stunden, insbesondere über 1,75 bis 2,5 Stunden erfolgt, vorzugsweise bei den zuvor genannten Temperaturen. Diese Aushärtezeiten mögen zwar auf den ersten Blick lange erscheinen, sie sind jedoch im Hinblick auf die technischen Ergebnisse notwendig, und im Übrigen können die nachfolgenden Prozessschritte relativ zügig erfolgen, denn nach dem Aushärten erfolgt kein Aushärteprozess am Bindemittel mehr, wie es im Stand der Technik beim Heißpressen der Fall war.The invention additionally provides that the curing process takes place over 1 to 2 hours, in particular for 1.75 to 2.5 hours, preferably at the aforementioned temperatures. Although these curing times may seem long at first glance, they are necessary in view of the technical results, and moreover, the subsequent process steps can be relatively quick, because after curing no curing process on the binder takes place, as in the prior art when hot pressing the case was.

Die Vorverdichtung erfolgt auf eine Dicke (Zwischendicke) des Reibbelags, die maximal etwa 20 % über der Enddicke des fertigen, am Träger befestigten Reibbelags liegt.The pre-compression takes place on a thickness (intermediate thickness) of the friction lining, which is at most about 20% above the final thickness of the finished, attached to the carrier friction lining.

Die Vorverdichtung wird bei 60 bis 80 °C, also einem leichten Heizen, wenn dies bei bestimmten Porositätsverhältnissen notwendig ist, ansonsten lediglich bei Raumtemperatur durchgeführt.The pre-compression is carried out at 60 to 80 ° C, ie a slight heating, if this is necessary for certain porosity ratios, otherwise only carried out at room temperature.

Der Aushärteprozess erfolgt mechanisch druckfrei und/oder bei Luftatmosphäre.The curing process is mechanically pressure-free and / or in air atmosphere.

Vorzugsweise wird zwischen den Schritten b) und c) das im Schritt b) erzeugte Zwischenprodukt beschnitten, um die spätere endgültige Reibbelaggeometrie zu erzeugen. Aus einem dünnen, großflächigen Zwischenprodukt werden zahlreiche Reibbeläge herausgeschnitten, wobei dies durch Stanzen, Wasserstrahlschneiden, Bandstahlschneiden oder Lasern erfolgt.Preferably, between steps b) and c), the intermediate product produced in step b) is trimmed to produce the later final friction lining geometry. From a thin, large-scale intermediate numerous friction linings are cut out, which is done by punching, water jet cutting, steel cutting or lasers.

Der Reibbelag, genauer gesagt sein Bindemittel, hat nach dem Aushärten im Schritt c), das heißt vor dem Befestigen am Träger, eine Restreaktionsenthalpie von maximal 10 Joule/Gramm, insbesondere maximal 5 Joule/Gramm, was bedeutet, dass eine fast hundertprozentige räumliche Vernetzung und damit eine Aushärtung im Bereich des technisch Möglichen und technisch Sinnvollen vorliegt. Diese Restreaktionsenthalpie wird durch das sogenannte DSC-Verfahren (Differential Scanning Calorimetry) bestimmt.The friction lining, more precisely its binder, after curing in step c), that is to say prior to attachment to the carrier, has a residual reaction enthalpy of not more than 10 joules / gram, in particular not more than 5 joules / gram, which means that there is almost one hundred percent spatial crosslinking and thus a curing in the field of the technically possible and technically meaningful exists. This residual reaction enthalpy is determined by the so-called DSC method (Differential Scanning Calorimetry).

Vorzugsweise wird der Kleber auf den Träger aufgetragen, anschließend wird der Reibbelag auf den Kleber gesetzt, und dieses vormontierte Zwischenprodukt wird dem Heißpressprozess zugeführt.Preferably, the adhesive is applied to the carrier, then the friction lining is placed on the adhesive, and this pre-assembled intermediate product is fed to the hot pressing process.

Die Heißpresstemperatur liegt insbesondere unter der Aushärtetemperatur. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Heißpressen im Bereich von 100 bis 200 °C in lediglich 1 bis 5 Minuten, bevorzugt im Bereich von 130 bis 150 °C in 0,5 bis 1,5 Minuten.The hot pressing temperature is in particular below the curing temperature. According to the preferred embodiment, the hot pressing in the range of 100 to 200 ° C in only 1 to 5 minutes, preferably in the range of 130 to 150 ° C in 0.5 to 1.5 minutes.

Der Reibbelag sollte gemäß der bevorzugten Ausführungsform mit einem wärmeaktiven Kleber auf dem Träger befestigt werden.The friction lining should, according to the preferred embodiment, be attached to the carrier with a heat-active adhesive.

Bevorzugt wird ein wasserbasierter Phenolharzkleber verwendet. Beispiele für den Kleber sind Phenol-Formaldehydharz oder Melamin-Formaldehydharz oder Kautschuk.Preferably, a water-based phenolic resin adhesive is used. Examples of the adhesive are phenol-formaldehyde resin or melamine-formaldehyde resin or rubber.

Nach dem Heißpressen und auch vorzugsweise zwischen dem Aushärten und dem Heißpressen erfolgt keine Wärmenachbehandlung des Reibbelags und/oder mechanische Nachbearbeitung der Reibfläche.After the hot pressing and also preferably between the curing and the hot pressing, there is no subsequent heat treatment of the friction lining and / or mechanical reworking of the friction surface.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 ein Reibelement in Form eines Synchronrings, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, und
  • - 2 verschiedene Schritte zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahren.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made. In the drawings show:
  • - 1 a friction element in the form of a synchronizer ring, which is produced by the inventive method, and
  • - 2 various steps to explain the method according to the invention.

In 1 ist ein Reibelement 1 in Form eines Synchronrings, hier eines Blocker- oder Sperr-Synchronrings dargestellt.In 1 is a friction element 1 represented in the form of a synchronizer ring, here a blocking or locking synchronizer ring.

Das Reibelement 1 weist einen Träger 2 aus Metall auf, von dem Sperrzähne 3 an einem axialen Ende 4 abstehen. Die Sperrzähne 3 sind Teil eines radial nach außen weisenden Bundes.The friction element 1 has a carrier 2 made of metal, from the ratchet teeth 3 at an axial end 4 protrude. The ratchet teeth 3 are part of a radially outward facing covenant.

Dieser Bund kann mit sogenannten Index-Nocken 5 versehen sein, die als ursprünglich radial nach außen stehende Laschen axial um etwa 90° umgebogen werden.This collar can with so-called index cams 5 be provided, which are bent as originally radially outward tabs axially by about 90 °.

Der Synchronring ist ein Einfachkonus-Synchronring mit einer konischen Reibfläche 6 auf der Innenseite des Trägers 2. Ein solcher Synchronring wird für eine sogenannte Innensynchronisation eingesetzt.The synchronizer ring is a single cone synchronizer ring with a conical friction surface 6 on the inside of the carrier 2 , Such a synchronizer ring is used for a so-called internal synchronization.

Alternativ kann jedoch auch oder zusätzlich die radial äußere Mantelfläche 7 konisch ausgeführt sein und eine Reibfläche bilden. Des Weiteren ist es auch denkbar, dass die Sperrzähne 3 entfallen.Alternatively, however, or additionally, the radially outer circumferential surface 7 be designed conical and form a friction surface. Furthermore, it is also conceivable that the ratchet teeth 3 omitted.

Der Synchronring ist Teil einer nasslaufenden Kupplung.The synchronizer ring is part of a wet-running clutch.

Die Reibfläche 6 ist die Außenseite eines sogenannten Reibbelags 8, der durch Kleben auf dem Träger 2 befestigt ist.The friction surface 6 is the outside of a so-called friction lining 8th by sticking on the carrier 2 is attached.

Der Reibbelag 8 wird durch ein vorgefertigtes Teil gebildet, das heißt, ein Teil, welches separat vom Träger 2 hergestellt und anschließend erst mit diesem stoffschlüssig verbunden wird. Alternativ kann der Reibbelag 8 auch aus mehreren voneinander getrennten Reibbelagteilen bestehen, die nebeneinander am Träger 2 befestigt werden und voneinander beabstandet sind.The friction lining 8th is formed by a prefabricated part, that is, a part which is separate from the carrier 2 produced and then connected only with this cohesively. Alternatively, the friction lining 8th also consist of several separate friction lining parts, which side by side on the carrier 2 be attached and spaced from each other.

Die zwischen dem Reibbelag 8 und dem Träger 2 nachfolgend noch genauer erläuterte Kleberschicht hat bei einem fertig hergestellten Reibelement 1 eine Restreaktionsenthalpie von maximal 5 Joule/Gramm, gemessen durch das sogenannte DSC-Verfahren.The between the friction lining 8th and the carrier 2 The adhesive layer explained in more detail below has a finished friction element 1 a residual reaction enthalpy of at most 5 joules / gram, measured by the so-called DSC method.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Reibbelag 8 mehrere Axialrillen, die durch eine Vertiefung des Reibbelags 8 gebildet sein können oder die auch bis zum Trägerteil 2 reichen können, also durch Unterbrechungen des Reibbelags 8 entstehen. Diese Nuten oder Rillen sind vorteilhaft, gerade weil der Synchronring nasslaufend ist, das heißt flüssigkeitsgeschmiert wird.In the illustrated embodiment, the friction lining 8th a plurality of axial grooves passing through a recess of the friction lining 8th may be formed or even up to the support part 2 can reach, so by interruptions of the friction lining 8th arise. These grooves or grooves are advantageous, precisely because the synchronizer ring is wet running, that is liquid lubricated.

In den 2a) bis 2f) werden die wichtigsten Verfahrensschritte zum Herstellen des Reibbelags 8 und des Reibelements gezeigt.In the 2a ) to 2f) become the most important process steps for producing the friction lining 8th and the friction element shown.

Auf einem vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Zwischenträger 10 wird flächig ein Verbundwerkstoff aufgebracht, der Fasern, zum Beispiel Papierfasern, Carbonfasern, Glasfasern oder Aramidfasern oder reibwertverbessernde Partikel enthält.On a preferably made of stainless steel intermediate carrier 10 a composite material is applied which contains fibers, for example paper fibers, carbon fibers, glass fibers or aramid fibers or friction-improving particles.

Die Fasern werden verwoben, unverwoben, als kurze oder Endlosfasern verarbeitet, wobei der Verbundwerkstoff als Bindemittel ein härtbares Harz, insbesondere ein Phenolharz, oder einen aushärtbaren Kautschuk enthält. Die Fasern sind sozusagen mit dem Harz getränkt oder nehmen zwischen sich die Partikel auf.The fibers are woven, unwoven, processed as short or continuous fibers, wherein the composite contains as binder a curable resin, in particular a phenolic resin, or a curable rubber. The fibers are, so to speak, impregnated with the resin or take up the particles between them.

Der noch nicht bearbeitete Verbundwerkstoff trägt das Bezugszeichen 12.The unprocessed composite bears the reference numeral 12 ,

In einer Art Presse wird der Verbundwerkstoff 12 vorverdichtet, indem eine Art Stempel 14 verfahren wird und den Verbundwerkstoff 12 zwischen sich und dem Zwischenträger 10 auf eine Dicke d verdichtet. Die im Schritt gemäß 2a) erfolgte Vorverdichtung kann bei Raumtemperatur erfolgen oder, wenn das Bindemittel dies erfordert, bei geringfügig erhöhter Umgebungstemperatur von 60 bis 80 °C.In a kind of press, the composite material 12 pre-compacted by a kind of stamp 14 procedure and the composite material 12 between himself and the intermediary 10 compressed to a thickness d. The in the step according to 2a ) pre-compaction can be carried out at room temperature or, if the binder requires it, at a slightly elevated ambient temperature of 60 to 80 ° C.

Im anschließenden Verfahrensschritt gemäß 2b) erfolgt ein Beschneiden des hergestellten Zwischenprodukts zur Erzeugung der Reibbeläge mit ihrer späteren Reibbelaggeometrie. Das Schneiden erfolgt z.B. durch Stanzen, Wasserstrahlschneiden, Bandstrahlschneiden oder Lasern. Das entsprechende Werkzeug trägt das Bezugszeichen 16.In the subsequent process step according to 2 B ) is carried out a trimming of the intermediate product produced to produce the friction linings with their later friction lining geometry. The cutting is done eg by punching, water jet cutting, ribbon blasting or lasers. The corresponding tool bears the reference numeral 16 ,

Nach dem Schneiden sind zahlreiche Reibbeläge 8 aus dem Zwischenprodukt ausgeschnitten.After cutting, there are numerous friction linings 8th cut out of the intermediate.

Vorzugsweise bleiben die Reibbeläge 8 auf dem oder einem Zwischenträger 10 und werden in einer nachfolgenden Aushärtestation (siehe 2c)) einem Aushärteprozess unterzogen. Bei diesem Aushärteprozess wird das Bindemittel unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet, sodass es eine Restreaktionsenthalpie von maximal 10 Joule/Gramm, insbesondere maximal 5 Joule/Gramm aufweist. Es liegt somit eine im Wesentlichen vollständige räumliche Vernetzung des Bindemittels vor.Preferably, the friction linings remain 8th on the or an intermediate carrier 10 and are in a subsequent curing station (see 2c )) subjected to a curing process. In this curing process, the binder is cured under the action of heat so that it has a residual reaction enthalpy of not more than 10 joules / gram, in particular not more than 5 joules / gram. There is thus a substantially complete spatial crosslinking of the binder.

Der Aushärteprozess wird ohne mechanische Belastung des Reibbelags 8 und auch ohne Druck, sondern nur bei Luftatmosphäre durchgeführt.The curing process is without mechanical stress on the friction lining 8th and also without pressure, but only in air atmosphere.

Das Aushärten erfolgt bei einer Temperatur von 160 bis 220 °C, insbesondere bei 160 bis 190 °C über 1 bis 2 Stunden, insbesondere über 1,75 bis 2,5 Stunden.The curing takes place at a temperature of 160 to 220 ° C, in particular at 160 to 190 ° C for 1 to 2 hours, in particular about 1.75 to 2.5 hours.

In den darauffolgenden Schritten 2e) und 2f) wird der Reibbelag am Träger 2 befestigt. In 2e) ist ein schematischer Radialschnitt durch den Träger 2 zu sehen. Dieser Träger 2 kann z.B. aus einem Blech ausgestanzt werden und anschließend durch Umformen seine konische Innenfläche erhalten.In the following steps 2e ) and 2f ), the friction lining on the carrier 2 attached. In 2e ) is a schematic radial section through the carrier 2 to see. This carrier 2 For example, can be punched out of a sheet and then obtained by forming its conical inner surface.

Auf die konische Fläche, auf die der Reibbelag 8 aufgeklebt wird, wird eine Klebstoffschicht 18 aufgebracht.On the conical surface on which the friction lining 8th is glued, becomes an adhesive layer 18 applied.

Als Kleber werden wärmeaktive Kleber, insbesondere wasserbasierte Phenolharzkleber und dergleichen, wie oben bereits erwähnt, verwendet. Als duroplastisches Harz kommen zum Beispiel Phenol-Formaldehyd-Harz oder Melamin-Formaldehyd-Harz zum Einsatz. Darüber hinaus kann aber auch Kautschuk verwendet werden.As the adhesive, heat-active adhesives, especially water-based phenolic resin adhesives and the like, as mentioned above, are used. As the thermosetting resin, for example, phenol-formaldehyde resin or melamine-formaldehyde resin are used. In addition, however, rubber can also be used.

Eine Vorhärtung des Klebers 18 unterbleibt vorzugsweise. Anschließend wird der Reibbelag 8 in einem Heißpressverfahren auf den Träger 2 unter Zwischenschaltung des Klebers 18 zuerst vormontiert und aufgepresst, das heißt darauf positioniert und anschließend aufgepresst. Dieses Heißpressen erfolgt bei einer Temperatur, die unter der Aushärtetemperatur des Bindemittels liegt, insbesondere durch ein beheiztes Presswerkzeug.A pre-curing of the adhesive 18 is preferably omitted. Subsequently, the friction lining 8th in a hot pressing process on the carrier 2 with the interposition of the adhesive 18 first preassembled and pressed, that is positioned on it and then pressed on. This hot pressing is carried out at a temperature which is below the curing temperature of the binder, in particular by a heated pressing tool.

Die Heißpresstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 °C, und das Heißpressen wird über 1 bis 5 Minuten angewandt.The hot pressing temperature is preferably in the range of 100 to 200 ° C, and the hot pressing is applied for 1 to 5 minutes.

Die weiter bevorzugte Ausführungsform sieht eine Heißpresstemperatur von nur 130 bis 150 °C über 0,5 bis 1,5 Minuten gesamter Heißpresszeit vor.The further preferred embodiment provides a hot pressing temperature of only 130 to 150 ° C over 0.5 to 1.5 minutes of total hot pressing time.

Aufgrund der niedrigeren Temperaturen wird keine Veränderung der Restreaktionsenthalpie des Bindemittels erzielt. Beim Heißpressen verringert sich die Dicke des Reibbelags 8 nochmals geringfügig, wobei die zuvor im Schritt gemäß 2a) erwähnte Dicke vorzugsweise nur um 20 % über der Enddicke des Reibbelags 8 liegt.Due to the lower temperatures, no change in the residual reaction enthalpy of the binder is achieved. Hot pressing reduces the thickness of the friction lining 8th again slightly, with the previously in the step according to 2a ) mentioned thickness preferably only by 20% above the final thickness of the friction lining 8th lies.

Die Rauigkeit Ra der Reibfläche nach dem Heißpressen liegt über 5 µm, bevorzugt über 7 µm. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform liegt der Rauigkeitswert Ra unter 15 µm oder 10 µm.The roughness R a of the friction surface after hot pressing is about 5 microns, preferably about 7 microns. According to the preferred embodiment, the roughness value R a is less than 15 μm or 10 μm.

Eine Nachbearbeitung auf thermischem oder mechanischem Weg erfolgt nach dem Schritt gemäß 2f) im Bereich des Reibbelags 8 nicht mehr.A post-processing by thermal or mechanical means is carried out after the step according to 2f ) in the region of the friction lining 8th no more.

Die so erreichte Belagoberfläche erzielt im Betrieb einen um etwa 50 % schnelleren Reibwertaufbau, insbesondere bei hohen Ölviskositäten.The coating surface achieved in this way achieves a coefficient of friction build-up that is about 50% faster during operation, especially at high oil viscosities.

Anstatt eines faserverstärkten Verbundwerkstoffs kann auch ein partikelverstärkter Verbundwerkstoff entsprechend hergestellt werden. Hier wird dann lediglich im Schritt gemäß 2a) das Bindemittel auf den Zwischenträger 10 aufgebracht, anschließend werden von oben die Reibpartikel aufgestreut, bevor das Vorverdichten erfolgt.Instead of a fiber-reinforced composite material, a particle-reinforced composite material can also be produced accordingly. Here is then only in the step according to 2a ) the binder on the intermediate carrier 10 applied, then the friction particles are scattered from above, before the precompression takes place.

Entsprechend der obigen Beschreibung können auch Bremsscheiben oder Kupplungslamellen hergestellt werden.According to the above description also brake discs or clutch plates can be made.

Claims (12)

Verfahren zum Herstellen eines ölgeschmierten Reibelements (1) einer nasslaufenden Kupplung oder Bremse mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines faser- oder partikelverstärkten Verbundwerkstoffs (12), der ein aushärtbares Harz oder einen aushärtbaren Kautschuk als Bindemittel aufweist, b) anschließendes Vorverdichten des Verbundwerkstoffs auf eine Dicke (d), die nahe der Enddicke des fertigen Reibbelags (8) liegt, und c) Aushärten des vorverdichteten Verbundwerkstoffs (12) vor dem Aufbringen auf einen Träger (2) des Reibelements (1), d) Vormontieren des ausgehärteten Reibbelags (8) auf einen vorgefertigten Träger (2) aus Metall, der ein mechanisch tragendes Teil des Reibelements (1) bildet, und e) Heißpressen des Reibbelags (8) auf den Träger (2) auf die endgültige Reibbelagdicke.Method for producing an oil-lubricated friction element (1) of a wet-running clutch or brake comprising the following steps: a) providing a fiber or particle reinforced composite (12) comprising a curable resin or a curable rubber as a binder, b) subsequent pre-compression of the composite material to a thickness (d) which is close to the final thickness of the finished friction lining (8), and c) curing the precompacted composite material (12) before application to a support (2) of the friction element (1), d) pre-assembling the hardened friction lining (8) on a prefabricated support (2) made of metal, which forms a mechanically bearing part of the friction element (1), and e) hot pressing the friction lining (8) onto the carrier (2) to the final friction lining thickness. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten bei einer Temperatur von 160 bis 220 °C erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that the curing takes place at a temperature of 160 to 220 ° C. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten über 1 bis 2 Stunden erfolgt.Method according to Claim 1 or 2 Characterized in that the curing for 1 to 2 hours is carried out. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtung auf eine Dicke (d) erfolgt, die maximal etwa 20 % über der Enddicke des Reibbelags (8) liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-compression to a thickness (d), which is at most about 20% above the final thickness of the friction lining (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverdichtung bei einer Temperatur von 60 bis 80 °C oder bei Raumtemperatur erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-compression takes place at a temperature of 60 to 80 ° C or at room temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten mechanisch druckfrei und/oder bei Luftatmosphäre erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the curing mechanically pressure-free and / or is carried out at air atmosphere. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten b) und c) das in Schritt b) erzeugte Zwischenprodukt (12) zur Erzeugung der Reibbelaggeometrie beschnitten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between steps b) and c) the intermediate product (12) produced in step b) is cut to produce the friction lining geometry. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibbelagbindemittel nach dem Aushärten eine Restreaktionsenthalpie von maximal 10 Joule/Gramm aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the friction lining binder after curing has a residual reaction enthalpy of at most 10 joules / gram. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißpresstemperatur unter der Aushärtetemperatur des Bindemittels liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hot pressing temperature is below the curing temperature of the binder. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißpresstemperatur im Bereich von 100 bis 200 °C liegt und die Heißpressung über 1 bis 5 Minuten erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hot pressing temperature in the range of 100 to 200 ° C and the hot pressing is carried out for 1 to 5 minutes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag mit einem wärmeaktiven Kleber oder mit einem Kautschuk auf dem Träger (2) befestigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the friction lining with a heat-active adhesive or with a rubber on the support (2) is attached. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Heißpressen keine Wärmenachbehandlung des Reibbelags (8) und/oder mechanische Nachbearbeitung der Reibfläche erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that no hot post-treatment of the friction lining (8) and / or mechanical reworking of the friction surface takes place after the hot pressing.
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